Венелин Тасев




НазваВенелин Тасев
Дата канвертавання29.01.2013
Памер102.13 Kb.
ТыпДокументы


Годишник на Минно-геоложкия университет "Св. Иван Рилски"


том 44-45, свитък III, Механизация, електрификация и автоматизация на мините, София, 2002, стр. 13-16


Оперативна топлинна защита на центробежните сачмени съединители

Венелин Тасев



Минно-геоложки университет

“Св. Иван Рилски”

София 1700, България

E-mail: lvtasev@mail.bg


РЕЗЮМЕ

В доклада са разгледани различните възможности за реализиране на оперативна топлинна защита на центробежните сачмени съединители. Подробно са описани индиректните схеми с аналогови топлинни и електрически модели. Изведени са зависимости за оразмеряването на съответните модели, с оглед използването им като оперативна защита на центробежните сачмени съединители.


Предпазването на центробежните сачмени съединители /ЦСС/ от нежелателно прегряване, получено в следствие неправилното опериране или претоварване на работната машина, налага използването на защита, която да осигу­рява изключването на двигателя преди достигането на опасно високи температури.


Видове оперативни топлинни защити


За реализирането на оперативна защита е необходимо във всеки момент да се знае температурата в съедини­теля. В зависимост от начина, по който се осъществява това, защитите могат да бъдат с директно отчитане на температурата и с индиректно. При първите контролира­нето на температурата се осъществява с помощта на термодатчик, монтиран стабилно на мантията, в точката в която се очаква най-високо нагряване. Извеждането на получения сигнал се осъществява с помощта на контактни пръстени, четки и четкодържатели, монтирани на входния вал. Полученият сигнал се усилва и по подходящ начин, при достигане на определена стойност на температурата, изключва захранването на двигателя. По своя принцип на действие тази защита осигурява много сигурен и ефекти­вен контрол върху температурата на съединителя, като допуснатата грешка се свежда само до грешката на отчитане на температурата от монтирания датчик. Осно­вен неин недостатък е тежкото конструктивно решение, налагащо монтирането на пръстени и четкодържатели. Това в известна степен затруднява поддръжката и сигурността на защитата. По тези причини до момента този тип защита не е намерила практическо приложение.


Със същия принцип на действие е защитата, която осъществява следенето на температурата в мантията от известно разстояние. Тя се осъществява от специален термодатчик /пирометър/, който позволява определянето на температурата чрез излъчването, което се получава при нагряването на съединителя. Предимството на това реше­ние е, че конструкцията на съединителя не се променя и извеждането на сигнала се осъществява по лек и сигурен начин. Като недостатък трябва да се посочи сравнително по-голямата неточност на измерването и силното влияние на замърсяването на датчика върху неговите показания, което може да доведе до неправилно и ненавременно сработване на защитата.


Оперативните топлинни защити с индиректно действие се основават на предварително известната зависимост за изменението на температурата от времето. Най-елемен­тарната защита от този тип се осъществява с времереле, което се настройва за време на изключване, малко по-голямо от необходимото за осъществяване на нормален пуск. От специален датчик се контролира привеждането на работната машина в движение. В случай, че това не стане за предвиденото време, релето сработва, като подава сигнал за изключване на двигателя. Подобна защита има само предпазно действие при еднократен неуспешен пуск, но тя не може да реагира на прегряване получено в следствие на недопустимо голям брой включвания за даден период.


Друга форма на реализация на топлинна защита с индиректно действие се явява моделирането на процеса на загряване и охлаждане. Това може да се осъществи с топлинен или електрически модел. Принципите на двата начина е един и същ и се състои в следното:


При включване на двигателя към моделите се подава захранване пропорционално на отделения в съединителя топлинен поток. С развъртането на двигателя и машината от специални датчици се получава информация за тяхната скорост. В зависимост от разликите в скоростите се променя и интензивността на загряването, по същия начин както се променя топлинния поток в съединителя през този период. При достигане скоростта на работната машина тази на двигателя, напрежението на датчиците се изравнява и захранването на моделите се преустановява. От този момент в тях се осъществява моделиране на охлаждащия процес. При добро оразмеряване, стойности­те на температурата, респективно напрежението в съот­ветните модели може много точно да следва изменението на температурата в сачмения съединител.


Индиректна оперативна защита с топлинен модел


Оразмеряването на топлинния модел се осъществява по следния начин. Неговата маса трябва да се отнася към масата на съединителя и развивания от него момент по следния начин:


(1)


където:

mi е масата на съответния елемент от ЦСС, kg;

ci - специфичната топлоемкост на съответния елемент от ЦСС, J/kg.K˚;

MC - моментът, развиван от ЦСС, Nm;

ω1 - ъгловата скорост на двигателя, rad/s;

ω2 - ъгловата скорост на машината, rad/s;

mn - масата на съответния елемент от модела, kg;

cn - специфичната топлоемкост на съответния елемент от модела, J/kg.K˚;

PH - мощността отделена в нагревателя, W.


Където нагряващата модела мощност PH се определя в зависимост от топлината, отделена в ЦСС:


, W (2)


При определено съотношение на масите и топлинната мощност, мощността отделена в нагревателя трябва да има съответната стойност. За осъществяването на едни и същи условия на охлаждане е необходимо да се спазва следното равенство (Чичинидзе, 1970):


, (3)


където:

WC е цялото количество топлина, отделена в ЦСС, J;

WM - цялото количество топлина, отдадена в модела, J;

KC и KM - коефициенти на охлаждане, съответно на ЦСС и модела, 1/s;

tOX - времето за охлаждане, s.

Както се установи по-горе отношението на масите към отношението на мощностите е постоянна величина. В такъв случай за да се спази горното равенство при едно и също време за охлаждане е необходимо: KC = KM.


, 1/s (4)


където:

C е коефициента на топлоотдаване на ЦСС, W/m2K°;

SC - повърхността на ЦСС, m2;

M - коефициента на топлоотдаване на модела, W/m2K°;

SM - повърхността на модела, m2.


Охлаждащата повърхност на модела, за осъществяване същите условия на охлаждане, както и в съединителя, трябва да бъде:


, m2 (5)


При спазване на тези условия може да се счита, че нагряването и охлаждането на съединителя и модела ще се осъществява по един и същи начин и среднообемната им температура във всеки момент ще бъде еднаква.


Температурата в мантията се различава от среднообемната с 5÷25 °С. За осигуряване на сигурно сработване, датчика монтиран върху модела се настройва да изключва при достигане на температура от 110 °С.




Фигура 1.



Точната и прецизна настройка се извършва на мястото на работа на сачмени съединител при заложено опреде­лено количество пълнеж и масло в него. Създавайки раз­лични режими на работа на съединителя, едновременно се замерват температурите в него и в модела, като захранва­щото напрежение се подбира така, че получените темпера­тури минимално да се различават. Принципната схема, по която се осъществява защитата е показана на фиг.1.


Оперативна топлинна защита с електрически модел


Съставянето на защита на базата на електрически модел се основава на електротоплинната аналогия – принципно еднаквото протичане и описване на топлинните и електри­ческите процеси. Основните закономерности и съответст­вие в математическото описание на явленията са посочени в специалната литература (Кузмин, 1974).


Принципна схема на такъв модел е показана на фиг. 2. Обезпечаването на ток пропорционален на топлинния поток в съединителя се осъществява с транзистора Т1, като с помощта на тахогенераторите, свързани към двигателя и машината стойността на тока се променя аналогично на топлинния поток в ЦСС.





Фигура 2.


Моделирането на нагряването на съединителя е сведен до няколко RC -групи, имащи следното предназначение:

  • кондензаторът С1 съответства на топлинния капаци­тет на мантията;

  • съпротивлението R1 съответства на разсейваната от съединителя топлина в околното пространство;

  • кондензаторите С2, С3 и С4 съответствуват на топ­линните капацитети на сачмения пълнеж и останалите елементи на съединителя;

  • съпротивленията R2 и R3 са пропорционални на съответните проводимости.


Оразмеряването на отделните елементи се извършва в следната последователност:

  • токът I през транзистора да бъде пропорционален на топлинния поток през мантията и сачмения пълнеж (Кузмин, 1974).


, A (6)


  • напрежението U върху кондензатора С1 трябва да съответства на температурата Т в мантията:


; (7)


  • стойностите на кондензаторите, Ci отговарящи на топлинните капацитети на съответните детайли се изчис­ляват в съответствие с избраните мащаби на тока и напрежението:


, F (8)


  • съпротивлението R1, съответстващо на разсейваната топлина се определя:


, Ω (9)


където:

Si е съответната повърхност, m2;

i - съответната топлопроводимост, W/m2°K.

  • съпротивленията, отговарящи на съответните топло­проводимости се определят:


, Ω (10)


където:

Si е съответната повърхност, m2;

i - съответната топлопроводимост, W/m2°K.


Подробна разработка на оперативна защита от такъв тип е направена (Тасев, 1974) за сачмен съединител ЦПСС 9, като същата е реализирана и изпробвана на практика.


Защитите създадени на базата на електромоделирането на топлинните процеси имат много голяма гъвкавост, като практически една и съща защита може да се прилага за всички видове съединители.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Индиректните схеми винаги съдържат в себе си известен елемент на несигурност. Това може да се дължи на неточната настройка, неправилни показания на тахогене­ратора и най-вече на евентуално изменение на характе­ристиките на съединителя, поради промяна на пълнежа и/или на фрикционните параметри. Поради това, тяхното използване във взриво или пожароопасна среда винаги трябва да е съчетано със заложена в съединителя аварий­на топлинна защита, която да сработи при евентуално ненавременно задействане на оперативната защита.


ЛИТЕРАТУРА


Чичинидзе, А.В. 1970. Тепловая динамика трение., Наука, Москва, .

Кузмин, М.П. 1974. Электрическое моделирование нестационар-ных процесов топлообмена., Энергия, Москва.

Тасев, В.Л. 1974. Оперативна топлинна защита на сачмен съединител, ЦПСС-2., Дипломна работа.




Препоръчана за публикуване от
катедра “Механизация на мините” на МЕМФ









Дадаць дакумент у свой блог ці на сайт
Размесціце кнопку на сваім сайце:
be.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©be.convdocs.org 2012
звярнуцца да адміністрацыі
be.convdocs.org
Галоўная старонка